Lição 8.1MoldarCapítulo 8 · Manufatura aditiva

FDM (modelagem por deposição fundida)

Extruda filamento de plástico fundido por um bico em movimento (extrusão de material)

A FDM (fused deposition modeling, também chamada FFF) constrói uma peça empurrando plástico derretido por um bico fino, camada sobre camada. É a impressora 3D de mesa por trás de suportes de celular, bonecos de brinquedo e botões de reposição. Importa porque transforma um arquivo digital em uma peça de plástico de verdade em poucas horas, sem molde nem ferramental.

Foto: HRostamani, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons

Impressora FDM, vista lateral: caminho do filamento, hot end, camadas e suportesOs números circulados correspondem às etapas abaixo; as camadas estão desenhadas bem mais grossas do que são de verdade.

FDM (modelagem por deposição fundida) em um minuto, por MecMade

Como funciona

Fatie o modelo. Um software chamado fatiador corta o modelo 3D em finas camadas horizontais. Depois ele escreve a trajetória (o percurso exato que o bico seguirá em cada camada).
Alimente o filamento. Engrenagens de tração agarram um fio de plástico chamado filamento, normalmente de 1,75 mm de espessura, e o empurram de forma constante para dentro do hot end.
Derreta. Um bloco aquecedor esquenta o plástico a cerca de 190–260 °C, conforme o material. Ele amolece até virar uma pasta grossa, como pasta de dente morna.
Desenhe uma camada. O cabeçote se move em X e Y e deposita um cordão pelo bico, normalmente de 0,4 mm de largura. Ele traça primeiro as paredes externas, depois preenche o interior com um padrão esparso chamado preenchimento.
Suba um degrau e repita. A mesa desce (ou o cabeçote sobe) uma altura de camada, normalmente 0,1–0,3 mm. A camada seguinte se funde à de baixo, ainda morna, centenas de vezes.
Retire e finalize. Depois de esfriar, você tira a peça da mesa. Os suportes (andaimes temporários impressos sob as saliências) se quebram com facilidade, e você pode lixar ou pintar a superfície.

Dados-chave

Materiais: Termoplásticos (plásticos que amolecem com o calor): PLA, PETG, ABS, ASA, TPU flexível, náilon, policarbonato, classes com carga de fibras; PEEK e ULTEM em máquinas industriais
Peças típicas: Protótipos, carcaças, suportes, gabaritos e dispositivos, peças de reposição, modelos de exposição
Tamanho da peça: Normalmente até cerca de 25 cm por lado em impressoras de mesa; máquinas industriais chegam a cerca de 1 m
Precisão: Cerca de ±0,2–0,5 mm (algumas décimas de milímetro); melhor em máquinas industriais
Acabamento superficial: Linhas de camada visíveis e superfície fosca e estriada; lisa só depois de lixar, preencher ou revestir
Tamanho de lote adequado: De 1 a algumas centenas de peças; fazendas de impressão com muitas impressoras vão mais longe
Custo de ferramental e máquinas: Sem ferramental; impressoras de mesa custam de algumas centenas a alguns milhares de dólares, sistemas industriais de dezenas a centenas de milhares
Velocidade: Lenta: menos de uma hora para um pequeno clipe, um dia ou mais para uma peça grande

Pontos fortes e limites

Pontos fortes

A forma mais barata e acessível de fazer uma peça de plástico a partir de um arquivo
Sem ferramental, então mudar o projeto não custa nada
Plásticos de engenharia de verdade, inclusive resistentes, tolerantes ao calor e flexíveis
O preenchimento esparso faz peças leves e que economizam material

Limites

Linhas de camada visíveis e acabamento rugoso
Mais fraca entre camadas do que ao longo delas (anisotrópica, ou seja, a resistência depende da direção)
As saliências precisam de suportes, que deixam marcas
Lenta, e o custo por peça quase não cai com a quantidade

Onde é usado

Design de produtoModelos conceituais e protótipos funcionais de carcaças, clipes e botões
ManufaturaGabaritos, dispositivos, calibradores e garras sob medida para linhas de montagem
Aeroespacial e automotivoProtótipos, ferramental e peças internas de baixo volume em plásticos retardantes de chama
SaúdeModelos anatômicos para planejamento de cirurgias, peças ortopédicas sob medida
Educação e hobbyProjetos de sala de aula, adereços de cosplay, peças de reposição domésticas

Como reconhecê-lo

Finas estrias horizontais em todas as paredes laterais, como uma pilha de fios finos (linhas de camada).
Um aspecto de "escada" em superfícies superiores levemente inclinadas ou curvas.
Uma pequena costura ou calombo onde cada camada começou e terminou, muitas vezes alinhados na vertical.
Áreas rugosas ou tocos sob as saliências onde os suportes foram quebrados, e uma face inferior bem plana que ficou apoiada na mesa de impressão.

Compare com

Estereolitografia8.2cura resina líquida com luz em vez de derreter plástico; detalhes muito mais finos e superfícies mais lisas, mas pós-processamento mais sujo.Sinterização seletiva a laser8.3funde pó de náilon com um laser; sem suportes e com peças mais resistentes e uniformes, mas máquinas bem mais caras.Moldagem por injeção2.1injeta plástico em um molde de aço; muito mais barata por peça em alto volume, mas o molde custa milhares de dólares e leva semanas.

Assista

3Dnatives · O princípio da FDM explicado para iniciantes

Protolabs · Quando a FDM serve para um protótipo, com dicas de projeto

Protolabs · Uma peça crescendo camada por camada, em time-lapse

Strange Parts · Uma enorme fazenda de impressão fazendo peças em produção

Veja fotos reais

Wikipedia: Fabricação por filamento fundido — diagramas do cabeçote de extrusão, fotos de impressoras e de peças impressas
Busca de fotos no Wikimedia Commons

Lembre-se

A FDM derrete um filamento de plástico e desenha a peça cordão por cordão, camada por camada.
É o caminho mais barato de um arquivo até uma peça de plástico de verdade, mas é lento e mostra linhas de camada.
As peças são mais fracas entre camadas, então oriente a impressão para que as cargas corram ao longo das camadas.